DE3226439A1

DE3226439A1 - Ladungswechsel-ventil fuer verbrennungsmotoren

Info

Publication number: DE3226439A1
Application number: DE19823226439
Authority: DE
Inventors: Rudolf W. Ing.(grad.) 7056 Weinstadt Gürtler
Original assignee: GUERTLER RUDOLF W ING
Current assignee: GUERTLER RUDOLF W ING
Priority date: 1982-07-15
Filing date: 1982-07-15
Publication date: 1984-01-19

Description

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Ladungswechsel - Ventile für Verbrennungsmotoren

Die Erfindung betrifft Ladungswechsel-Ventile für Verbrennungsmotoren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

Ladungswechsel-Ventile sorgen bei Verbrennungsmotoren dafür, daß zu bestimmten Zeiten die für die Verbrennung erforderliche Ansaugluft, bei Ottomotoren vermischt mit dem Kraftstoff, in den Brennraum des Motors eintreten kann und daß die verbrannten Gase aus dem Brennraum wieder austreten können. Der Ein- und Auslaß der Gase erfolgt über getrennte Einlaß und Auslaßventile. Es ist bekannt, daß es in Bezug auf die Verbrennung günstig sein kann, die durch das Ventil einzuführende Verbrennungsluft bzw. das Luft-Brennkraft-Gemisch unter einem bestimmten Drall einzubringen. Hierzu ist es auch bekannt, dem Zuführkanal eine solche Form zu geben, daß sich der gewünschte Drall einstellt.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, konstruktiv einfache Mittel vorzusehen, um den gewünschten Drall möglichst einfach und effektiv erzielen zu, können bzw. einen bereits durch den Zuführkanal erzeugten Drall noch weiter zu beeinflussen,

Der Erfindung liegt darüber hinaus auch noch die Aufgabe zugrunde, die Zusammensetzung der den Brennraum durch das Auslaßventil verlassenden verbrannten Gase direkt im Bereich des Auslaßventiles zu beeinflussen.

Gelöst wird diese Aufgabe.durch eine Ausbildung des Ventiles nach Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung gestellt. Es zeigen

Figur 1: eine'n Längsschnitt durch das in den Zylinderkopf eines Verbrennungsmotor eingebauten Ein- oder Auslaßventil in geschlossenem Zustand.

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Figur 2: Das Ventil nach Figur 1 in geöffnetem Zustand.

In den nur teilweise dargestellten Zylinderkopf 2 eines Verbrennungsmotors ist ein Ventilsitz 1 eingesetzt. An den Ventilsitz 1 schließt sich zur Atmosphäre hin ein Kanal 7 an. Auf der anderen Seite des Ventilsitzes liegt der nicht mehr dargestellte Brennraum des Verbrennungsmotors. Das öffnen und Schließen des Ventils erfolgt über einen an einem Ventilschaft 4 angeformten Ventilteller 4; durch den Kanal 7 strömt die Verbrennungsluft bzw. das Verbrennungsluft-Gas-Gemisch über die öffnung des Ventilsitzes 1 in den Brennraum. Der Ventilsitz 1 ist zusätzlich mit radialen Bohrungen 3 versehen, die auf der von dem Brennraum abgewanden Seite in einen Ringraum 5 münden. Der Ringraum 5 ist mit Gas, in der Regel Luft, gefüllt, das zum Beispiel durch eine Sammelleitung 6 in den Ringkanal 5 befördert werden kann. Die Bohrungen 3 dienen dazu, daß bei geöffnetem Ventil, d.h. bei abgehobenen Ventilteller 4¹, Gas aus dem Ringkanal 5 gerichtet in den Brennraum strömen kann. Durch die Bohrungen 3 wird in besonders vorteilhafter Weise bewirkt, daß bei Beginn der Ventilöffnung eine Gasströmung durch diese Bohrungen sofort stattfindet, während die über den Ansaugkanal 7 angesaugte Luft praktisch noch stationär verharrt, da der Kolben des Verbrennungsmotors sich noch im oberen Totpunktbereich befindet und nicht den erforderliehen Unterdruck zur Hauptansaugung erzeugt. Damit ist eine erwünschte Vorladung gegeben, die zusätzlich eine starke, intensive Luftverwirbelung bewerkstelligt. Diese erwünschte Luftverwirbelung setzt sich während des Hauptansaugvorganges fort, dadurch, daß die über die erfindmrsgemäß angebrachten Bohrungen einströmende Luft der über den Einlaßkanal 7 angesaugten Hauptmenge zusätzliche Verwirbelung bzw. einen gerichteten Drall aufzwingt. Um die Luftverwirbelung bzw. den Luftdrall zu intensivieren, wird weiterhin vorgeschlagen, die am Umfang angebrachten Bohrungen in einem in Umfangsrichtung geneigten WinkelcXanzubringen. Dies hat den Vorteil, den gewünschten, gerichteten Drall der Ansaugluft bzw. des Ansauggemisches zu intensivieren. Zusätzlich können die am Umfang angebrachten Bohrungen unsymmetrisch und mit unterschiedlichem Winkelei! angeordnet werden und zwar in der Art, daß eine optimale Verwirbelung bzw.Drall erzeugung der Ansaugluft erhalten wird. Die überaufschlagung der Bohrung 3 im Ventilsitz 1 kann auch mit anderen Medien erfolgen, so z.B. mit einem Luft-Kraftstoff-Gemisch. Es ist weiterhin möglich, die über den Ventilsitz eingeführte Luft- bzw. Gasmenge variabel auszuführen. Im Grenzfall können für einen bestimmten Lastzustand, wie z.B. Leerlauf, die gesamte Luft- bzw. Gasmenge in der vorgeschlagenen Weise eingeführt werden. Das durch die Bohrung 3 einströmende Gas muß nicht unbedingt mit einer Pumpe in den Ringraum 5 geführt werden, sondern es kann in bestimmten Fällen auch ohne eine solche Pumpe ausgekommen werden, wobei das Gas dann allein aufgrund des Unterdrucks im Brennraum angesaugt wird. Bei aufgeladenen Motoren kann der Ringraum 5 über die Leitung 6 direkt von der Druckseite des Laders beaufschlagt werden.

Das obenbeschriebene Beispiel bezog sich auf das Einlaßventil. In gleicher Weise kann jedoch das Auslaßventil ausgebildet sein. In diesem Fall soll durch die Bohrungen 3 in das aus dem Brennraum auszustoßende Gas» z.B. Luft, zur Nachoxidation der Verbrennungsgase eingeführt werden. Gegenüber bekannten Systemen, bei denen Gas zur Nachverbrennung in die Verbnennungsgase geführt wird, ist es bei der erfindungsgemäßen Ausführung möglich, das Gas intermittierend zuzuführen und zwar direkt in der Ventil öffnung. Dadurch wird eine sehr schnelle Ansprechzeit der Nachoxidation erreicht»

Durch die erfindungsgemäße Ausführung ergibt sich die optimale Möglichkeit der Nachoxidation der im Abgas vorhandenen unverbrannten Kohlenwasserstoffe und des Kohlenmonoxyds durch zeitlich optimale Zufuhr von Luft, d.h. nur während des Ausstoßes der Abgase während der Öffnungszeit des Auslaßventils. Es ist bekannt, daß die Nachoxidation am wirksamsten ist, wenn die Verbrennungsgase so heiß wie möglich sind. Dies ist vor allem wichtig nach einem Start des Hotors_s solange die Umgebungstemperaturen im Ansaugkanal niedrig sind. Die Ansprechzeit der Nachoxidation soll so kurz wie möglich sein. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Ausführung ist, daß die Sekundärluftzufuhr, die hier durch die Bohrungen 3 erfolgt, direkt in den Hauptstrom der heißen Abgase erfolgt und darüber hinaus die Vermischung optimiert werden kann, da die Luftzufuhr über mehrere umfangverteilte Bohrungen in dem Hauptströmbereich der Abgase stattfindet.

Je nach Forderung der optimalen Reinigung der Abgase kann die Sekundärluft bzw, ein anderes Medium angewärmt oder gekühlt werden.

Zur Absenkung anderer im Abgas enthaltener Schadstoffe kann es erforderlich werden, ein geeigneteres Medium als Luft einzuführen.

Die erforderliche Luftmenge kann je nach Bedarf über ein Druckregulierventil geregelt werden, welches zusätzlich als Rückschlagventil ausgebildet sein kann.

Die Einführung von Sekundärluft bzw. eines anderen Mediums in der beschriebenen Weise führt auf effektive Art zur Absenkung der Temperatur des Ventilsitzes und des Ventilteller.

Claims

Patentanspruch

\j Ladungswechsel-Ventil für Verbrennungsmotoren, insbesondere 4-Takt-Motoren selbstsaugend oder aufgeladen^'bestehend aus einem Ventilsitz (1) und einem Ventilschaft (4) mit Ventil teller (4¹), dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsitz (1) radiale Bohrungen (3) aufweist, die bei geöffnetem Ventil einen um den Ventilsitz (1) liegenden vom Einlaß- oder Auslaßkanal (7) getrennten Raum (5) mit dem Brennraum des Motors verbinden und die bei geschlossenem Ventil von dem Ventilteller (4¹) verschlossen sind. .